電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1 原始材料.21.2 設(shè)計(jì)任務(wù).5第二章 饋線保護(hù)配置與整定計(jì)算 2.1 饋線保護(hù)7 2.2 變壓器保護(hù)10 2.3 電容器保護(hù)13第三章 原理圖和張開(kāi)圖 3.1 原理圖.15 3.2 展開(kāi)圖.17參考文獻(xiàn)18第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1、原始資料1 yn,d11牽引變壓器基礎(chǔ)數(shù)據(jù)變 量 名 稱變 量 值變 量 名 稱變 量 值最小運(yùn)行方式變壓器一次側(cè)三相短路電流(a)1775.89過(guò)電流保護(hù)可靠系數(shù)1.2最小運(yùn)行方式變壓器二次側(cè)三相短路電流(a)1429.25低電壓保護(hù)可靠系數(shù)1.2最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(a)919.08過(guò)電流保護(hù)返回系數(shù)0.95最小運(yùn)行方式

2、27.5kv母線電壓(kv)24低電壓保護(hù)返回系數(shù)1.05牽引變壓器容量(mva)20牽引變壓器過(guò)負(fù)荷系數(shù)1.5牽引變壓器一次側(cè)額定電流(a)104.98牽引變壓器一次側(cè)母線電壓(kv)110牽引變壓器二次側(cè)額定電流(a)422.11變壓器中性點(diǎn)ct變比32牽引變壓器一次側(cè)ct接線系數(shù)1.732過(guò)負(fù)荷保護(hù)可靠系數(shù)1.45牽引變壓器二次側(cè)ct接線系數(shù)1二次諧波閉鎖條件0.18牽引變壓器一次側(cè)ct變比40重瓦斯保護(hù)(m/s)0.61牽引變壓器二次側(cè)ct變比160主變過(guò)熱()75牽引變壓器一次側(cè)pt變比1100主變通風(fēng)啟動(dòng)信號(hào)()55牽引變壓器二次側(cè)pt變比275主變通風(fēng)停止信號(hào)()45差流速斷保護(hù)

3、可靠系數(shù)1.2牽引變壓器變比420mva牽引變壓器涌流倍數(shù)52 并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)最小運(yùn)行方式變壓器二次側(cè)兩相短路電流(a)1429.25電容器組涌流倍數(shù)5a相并聯(lián)電容器組容量() (4并4串連接)1600過(guò)電壓保護(hù)返回系數(shù)0.95b相并聯(lián)電容器組容量() (4并4串連接)1600電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3變壓器二次側(cè)母線額定電壓(kv)27.5過(guò)電流保護(hù)可靠系數(shù)1.05變壓器二次側(cè)母線最高電壓(kv)31.5諧波過(guò)電流保護(hù)可靠系數(shù)1.2變壓器二次側(cè)母線pt變比275差流保護(hù)可靠系數(shù)1.3電容器組pt變比275電壓保護(hù)可靠系數(shù)1.2a相電容器組ct變比10電流保護(hù)返回系數(shù)0.95b相電容

4、器組ct變比10差電壓保護(hù)返回系數(shù)0.95a相電容器組額定電流(a)38.1電容器組同型系數(shù)1b相電容器組額定電流(a)38.1低電壓保護(hù)返回系數(shù)1.05電容器組額定電壓(kv)42差壓保護(hù)靈敏系數(shù)1.53 a相饋線保護(hù)(下行) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(a)1656.321饋線ct變比126最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(a)2295.743牽引變壓器二次側(cè)母線pt變比275最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(a)919.08阻抗保護(hù)電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負(fù)荷電流(a)1364阻抗保護(hù)電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器二次側(cè)母線最低工作電壓(kv)24電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3供電

5、臂長(zhǎng)度(km)20.163阻抗保護(hù)電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護(hù)電抗偏移值(歐)1阻抗保護(hù)靈敏角()65阻抗保護(hù)pt斷線電流檢測(cè)可靠系數(shù)1.2牽引負(fù)荷阻抗角()36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計(jì)復(fù)線牽引網(wǎng)互感)4 b相饋線保護(hù)(上行) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)牽引網(wǎng)末端最大短路電流(a)1978.171饋線ct變比80最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流(a)2405.344牽引變壓器二次側(cè)母線pt變比275最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)末端短路電流(a)1046.38阻抗保護(hù)電抗可靠系數(shù)1.2供電臂最大負(fù)荷電流(a)970阻抗保護(hù)電阻可靠系數(shù)1.1牽引變壓器

6、二次側(cè)母線最低工作電壓(kv)24電流速斷保護(hù)可靠系數(shù)1.3供電臂長(zhǎng)度(km)12.14阻抗保護(hù)電阻偏移值(歐)1牽引網(wǎng)單位阻抗電抗值(歐/千米)0.509阻抗保護(hù)電抗偏移值(歐)1阻抗保護(hù)靈敏角()65阻抗保護(hù)pt斷線電流檢測(cè)可靠系數(shù)1.2牽引負(fù)荷阻抗角()36.87牽引網(wǎng)單位阻抗電阻值(歐/千米)0.23(不計(jì)復(fù)線牽引網(wǎng)互感)一系統(tǒng)接線圖1.牽引變電所示意圖1qs1ta11ta21ta31ta4計(jì)量測(cè)量 遙控過(guò)流差動(dòng)12qf27.5kvn11qs5ta9ta13qf零序電流3ta9qs5qf9ta211ta1過(guò)流11ta2差動(dòng)18ta115ta115ta218ta211qf10qf9qf8

7、qf7qf13qs14qs15qs16qs17qs18qs19qs20qsmmmm分區(qū)亭分區(qū)亭mmmm110kvba注：圖中僅畫出了一臺(tái)牽引主變壓器。2.并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置25ta2tr22tr122ta113qf21ta1275kv（a）21ta222ta226ta4tr24tr124ta114qf23ta1275kv（b）23ta224ta21.2 設(shè)計(jì)任務(wù)(1)完成主變、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、饋線保護(hù)的配置方案設(shè)計(jì)；(2)完成主變、并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、饋線保護(hù)的整定計(jì)算；(3)畫出a相饋線保護(hù)的原理接線圖和保護(hù)的展開(kāi)圖，并作相應(yīng)說(shuō)明；注1：展開(kāi)圖需包括電流電壓回路接線圖、控制回路接線圖和信號(hào)回路

8、接線圖；注2：不要求對(duì)電流、電壓互感器的負(fù)載能力進(jìn)行校驗(yàn)，不要求畫出屏面布置圖、屏后接線圖和端子排列；注3：僅要求針對(duì)一個(gè)斷路器畫出控制回路。第二章 饋線保護(hù)配置與整定計(jì)算由于不同廠家生產(chǎn)的保護(hù)實(shí)現(xiàn)方式與動(dòng)作特性的不同，配置方案與整定計(jì)算也就不同，但配置與整定的基本原則相同。2.1、交流牽引負(fù)荷的特點(diǎn)(1)移動(dòng)負(fù)荷，大小隨時(shí)變化，這主要與線路情況，機(jī)車類型，列車重量和運(yùn)行速度有關(guān)。 (2)負(fù)荷電流大，饋線電流可在0到600800a的極寬范圍內(nèi)變化，雙機(jī)牽引更高；有些線路高達(dá)20003000a(3)單邊供電時(shí)，供電臂的長(zhǎng)度為2030km；雙邊供電時(shí)，復(fù)線為4050km，單線為6070km。(4)

9、線路單位阻抗大于普通輸電線路阻抗，0.5465(5)距離長(zhǎng)，單位阻抗大，在最小運(yùn)行方式下?tīng)恳W(wǎng)末端短路時(shí)，電流數(shù)值較小，有時(shí)可與最大負(fù)荷相比，采用一般保護(hù)很難滿足靈敏度的要求。(6)空載投入機(jī)車變壓器時(shí)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，含有大量的二次諧波，其幅值可達(dá)到500600a； (7)牽引狀態(tài)下機(jī)車的電流的相位角為2540，啟動(dòng)時(shí)55 60，再生時(shí)可達(dá)901200。(8)正常負(fù)荷下，功率因數(shù)為0.8左右。(9) 機(jī)車的電流是非正弦的,含有大量高次諧波。三次諧波含量最高為2030。(10)牽引負(fù)荷是兩個(gè)單相負(fù)荷，在三相系統(tǒng)中造成三相負(fù)荷不對(duì)稱，不適用利用復(fù)序分量保護(hù)。 (11)牽引網(wǎng)短路電流波形基本上是正弦的

10、（機(jī)車退出工作），三次諧波含量不超過(guò)23 。2.2、饋線保護(hù)1. 電流速斷保護(hù)l 動(dòng)作電流按被保護(hù)范圍末端的最大短路電流整定： =-可靠系數(shù)-最大短路電流-電流速斷整定值l 動(dòng)作時(shí)限：考慮與電力機(jī)車斷路器跳閘時(shí)間配合，機(jī)車保護(hù)動(dòng)作時(shí)限一般0.060.08s。l 保護(hù)范圍校驗(yàn)：最小保護(hù)范圍線路全長(zhǎng)的15 20 a相饋線整定整定值 =1.31656.321=2153.22a動(dòng)作時(shí)限取 =0.1s由表 a相饋線保護(hù)(下行) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 可得：最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流為2295.743a。2295.743a=2153.22a可見(jiàn)，最小保護(hù)范圍大于全長(zhǎng)的15%，電流速斷能滿足保護(hù)的要求。b相

11、饋線整定整定值 =1.31978.171=2571.62a動(dòng)作時(shí)間 =0.1s由表三可得：最小運(yùn)行方式牽引網(wǎng)近端15%處短路電流2405.344a2滿足要求2.二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù) l 動(dòng)作電流一般按變壓器額定電流的0.2-1倍整定，需考慮接線系數(shù)。 =l 靈敏度校驗(yàn)按最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。=2=0.5=0.5104.98=52.49a=33.832滿足要求3.三相低電壓過(guò)電流保護(hù)（110kv側(cè)）l 動(dòng)作電流：一般按躲過(guò)變壓器額定電流整定 為本線路的額定電流=104.98=132.606al 靈敏度校驗(yàn):按最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)發(fā)生兩相短路的

12、短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 =l 動(dòng)作電壓:一般按躲過(guò)母線最低工作電壓整定。 =240004=96000vl 靈敏系數(shù):電壓元件的靈敏系數(shù)按最大運(yùn)行方式下，相鄰元件末端發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大殘壓來(lái)效驗(yàn)。 l 動(dòng)作時(shí)限:與變壓器低壓側(cè)單相低電壓過(guò)電流保護(hù)配合。=104.98=132.606a=11.5981.3=76.19kvt=0.6s4.單相低電壓過(guò)電流保護(hù)（27.5kv）l 動(dòng)作電流：一般按躲過(guò)變壓器額定電流整定 為本線路的額定電流=422.11=533.19al 靈敏度校驗(yàn):按最小運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 =l 動(dòng)作電壓:一般按躲過(guò)母線最

13、低工作電壓整定。 =24000vl 靈敏系數(shù):電壓元件的靈敏系數(shù)按最大運(yùn)行方式下，相鄰元件末端發(fā)生三相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大殘壓來(lái)效驗(yàn)。l 動(dòng)作時(shí)限 =422.11=533.19a=19.05kvt=0.1s5.零序過(guò)電流保護(hù)由于負(fù)荷為單相負(fù)荷，線路不設(shè)零序保護(hù)，變壓器110kv側(cè)中性點(diǎn)接地時(shí)設(shè)置零序過(guò)電流保護(hù)。l 動(dòng)作電流：按70%的額定電流整定。=70%=104.980.7=92.82a6.過(guò)負(fù)荷保護(hù)l 動(dòng)作電流:按額定電流整定。=422.11=533.19al 動(dòng)作時(shí)限：較長(zhǎng)，一般取9s。7.重瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，在故障電流和故障點(diǎn)電弧的作用下，變壓器油和其他絕緣材料會(huì)受

14、熱分解，產(chǎn)生大量的氣體。根據(jù)氣體排除的多少可以設(shè)置瓦斯保護(hù)。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。8.主變過(guò)熱保護(hù) 主變通風(fēng)啟動(dòng)信號(hào)： ； 主變通風(fēng)停止信號(hào)： ；2.3電容器保護(hù)a相與b相相同1.電流速斷保護(hù)該保護(hù)用于斷路器到電容器連接端的短路故障。l 動(dòng)作電流：按躲開(kāi)電容器投入時(shí)產(chǎn)生的最大涌流進(jìn)行整定。 =5104.98=718.28al 靈敏度校驗(yàn)：按最小運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 =1.5=1.991.52.過(guò)電流保護(hù)用于電容器組內(nèi)部故障，接地故障保護(hù)，也作電流后備。 l 整定原則1.電容器組電容有10%的偏差，使負(fù)荷增大；2電容器允許1.3倍額定電流長(zhǎng)

15、期運(yùn)行；3.合閘涌動(dòng)不誤動(dòng)。=1.4=1.438.1=58.95al 靈敏度校驗(yàn)：按最小運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路的短路電流進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。 =24.241.2l 動(dòng)作時(shí)限：躲過(guò)并補(bǔ)裝置的最大合閘涌流,取0.5s3.諧波過(guò)電流保護(hù)l 動(dòng)作電流：按等效三次諧波電流為額定電流的1.5倍連續(xù)運(yùn)行2分鐘整定。=47.625al 動(dòng)作時(shí)限：120s4.差電流保護(hù)l 動(dòng)作電流：按投入電容器組產(chǎn)生的涌流可能造成的不平衡電流整定。 =5 - 并補(bǔ)投入時(shí)涌流有效值 =538.1=190.5a=-可靠系數(shù)取1.3 ，-同型系數(shù)取1 ，-流互最大允許誤差取0.1=1.310.1190.5=24.765al

16、靈敏度校驗(yàn)：對(duì)于并聯(lián)電容補(bǔ)償支路來(lái)說(shuō)，最小短路電流同額定電流，可以用流過(guò)并聯(lián)電容補(bǔ)償支路的額定電流來(lái)進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)。=1.2=1.541.2動(dòng)作時(shí)限：0.1s5.差電壓保護(hù)l 動(dòng)作電壓：1.確定電容器組故障后由熔絲切除的電容器臺(tái)數(shù)k，此時(shí)故障電容器組端電壓可能上升到1.1倍額定電壓。2.計(jì)算故障電容器組和非故障電容器組的電壓差值。3.考慮一定的靈敏系數(shù)，計(jì)算動(dòng)作電壓。動(dòng)作方程： 并補(bǔ)裝置兩組串聯(lián)電容器之差電壓基波分量； 差壓定值； 定值計(jì)算：確定電容器組中故障電容器端電壓超過(guò)1.1倍額定電壓時(shí)，熔斷器已切除電容器的臺(tái)數(shù)k。 由 算出，取=4； 并聯(lián)電容器數(shù)； 串聯(lián)電容器數(shù)； 補(bǔ)償度，一般取0.

17、12-0.13； 母線最高電壓； 電容器額定電壓；計(jì)算差壓： 計(jì)算定值： 式中： 靈敏系數(shù)，取1.5；動(dòng)作時(shí)限：=0.1s6.低電壓保護(hù)l 動(dòng)作電壓：一般按額定電壓的50%-60%整定=0.638.1=22.86al 動(dòng)作時(shí)限：大于牽引母線上所接饋線短路保護(hù)的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)延，取0.5-1s.7.過(guò)電壓保護(hù)l 動(dòng)作電壓：一般按額定電壓的110%-130%整定。=1.338.1=49.53al 動(dòng)作時(shí)限躲過(guò)牽引網(wǎng)可能發(fā)生的瞬時(shí)過(guò)電壓，取1-2s.第三章 原理圖和展開(kāi)圖3.1原理圖1.采用機(jī)電型繼電器的電流保護(hù)原理接線圖工作原理說(shuō)明： lj是電流繼電器，zj是中間繼電器，sj是時(shí)間繼電器，xj是信號(hào)繼電器。1是電流速斷保護(hù)，2是過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)饋線電流大于電流速斷的整定值時(shí)，電流速斷保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)中間繼電器作用于信號(hào)使斷路器跳開(kāi)；當(dāng)饋線電流過(guò)負(fù)荷時(shí)，即電流大于過(guò)電流保護(hù)整定值，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，為了與速斷保護(hù)相配合經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)，再作用于信號(hào)繼電器跳開(kāi)斷路器。2.距離保護(hù)原理接線圖工作原理： 當(dāng)饋線在距離保護(hù)i段保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，即計(jì)算阻抗在保護(hù)四邊形內(nèi)，